几何光学(医用物理).ppt

1、第11章 几何光学,11-1 球面折射,11-2 透镜成像,11-3 眼的光学系统,11-4 非正视眼的矫正,11-5 医用光学仪器,11-1 球面折射,2,一、单球面折射,1、基本概念,物方：入射线所在一方,物方,像方：折射线所在一方,像方,物点,像点,物点：入射线与主光轴交点,像点：折射线与主光轴交点,物在物方：实物,物在像方：虚物,像在像方：实像,像在物方：虚像,物方,像方,实物,虚像,物方,像方,虚物,实像,3,二、成像规律,由折射定律：,对于近轴折射：,单球面折射系统成像规律,11-1 球面折射,4,说明：,单球面折射系统成像规律,11-1 球面折射,5,解：,11-1 球面折射,例

2、：某种液体(n1=1.3)和玻璃(n2=1.5)的分界面是球面，在液体中有一物体放在球面轴线上离球面39cm处，并在球面前30cm处成一虚像 求：球面的曲率半径，并指出球心在哪一种介质中,6,解：,11-1 球面折射,例：圆柱形玻璃棒(n=1.5)一端是半径2cm的凸面，在棒的轴线上距棒8cm处有一物点 求：（1）棒在空气中时，物点成像的位置 （2）棒在水(1.33)中时，物点成像的位置,(1),(2),7,解：,11-1 球面折射,例：6m深的水池(n=1.33)底部有一石块，人在水池上方垂直向下观察，石块被看到的深度是多少？,11-1 球面折射,二、共轴球面系统,9,解：,11-1 球面折

3、射,例：有一玻璃棒(n=1.5)放于空气中，两端面均为半径10cm的凸球面，球面顶点之间的距离是40cm，点光源在左端面前L处 求：（1）L=30cm时，最后成像的位置 （2）L=10cm时，最后成像的位置 （3）L=120cm时，最后成像的位置,(1),(2),(3),11-2 透镜成像,10,一、单薄透镜成像,凸透镜：双凸、平凸、弯月,凹透镜：双凹、平凹、弯月,11-2 透镜成像,11,一、单薄透镜成像,11-2 透镜成像,12,一、单薄透镜成像,说明：,(1),(2),(3)若,第一焦距,第一焦点,相应的物点,若,第二焦距,第二焦点,相应的像点,11-2 透镜成像,13,一、单薄透镜成像

4、,说明：,(3)若,第一焦距,第一焦点,相应的物点,若,第二焦距,第二焦点,相应的像点,薄透镜成像公式,11-2 透镜成像,14,一、单薄透镜成像,说明：,薄透镜成像公式,焦度,单位：屈光度（D）,15,解：(1),11-2 透镜成像,例：折射率1.48的发散弯月形透镜，其两个弯曲球面的曲率半径是2.5cm和4.0cm，如果把物体放在透镜前15cm处。 求：(1)透镜的焦度；(2)成像的位置,(2),16,解：,11-2 透镜成像,例：玻璃(n=1.5)等凸透镜在空气中焦距是30cm，如一侧密封在水箱里(n=4/3) 求：水箱外90cm处小物体的成像位置,方法一：,17,解：,11-2 透镜成

5、像,例：玻璃(n=1.5)等凸透镜在空气中焦距是30cm，如一侧密封在水箱里(n=4/3) 求：水箱外90cm处小物体的成像位置,方法二：,11-2 透镜成像,18,单薄透镜的作图求像,11-2 透镜成像,19,单薄透镜的作图求像,11-2 透镜成像,20,二、薄透镜的组合,例：两个薄透镜在空气中的焦度分别是1、2 求：求两透镜紧密结合时系统的焦距和焦度,解：,等效焦距,11-2 透镜成像,21,二、薄透镜的组合,例：一会聚弯月形透镜(n=1.5)其表面的曲率半径分别是5cm和10cm，凹面向上装满水(n=1.33) 求：组合透镜的焦距,解：,11-2 透镜成像,22,二、薄透镜的组合,例：两

6、个相同的会聚弯月形透镜(n=1.5)其表面的曲率半径都是10cm和30cm，相距100cm，物体在第一个透镜左方40cm处 求：像的位置,解：,11-2 透镜成像,23,三、共轴球面系统,焦点,主点,节点,如果系统前后介质相同：主点与节点重合,11-2 透镜成像,24,共轴球面系统的作图求像,系统前后介质相同：,系统前后介质不同：,11-2 透镜成像,25,四、透镜的像差,1、球面像差：,光阑,2、色像差：,11-3 眼的光学系统,26,物,角膜,水状液,瞳孔 (虹膜),水晶体,视网膜,(1.406),(1.336),(1.376),(1.336),11-3 眼的光学系统,27,简约眼,古氏平

7、均眼,11-3 眼的光学系统,28,视角,最小视角,视力:,近点:眼睛通过调节能看清的最近点,远点:眼睛不调节就能看到的最远点,明视距离:连续工作不致引起眼睛过度疲劳的最佳距离(25cm),11-4 非正视眼及其矫正,29,正视眼,一、近视眼,近视眼,近点,远点,近点,远点,近视眼的远点,11-4 非正视眼及其矫正,30,例：近视眼远点在0.4m处，需配多少度什么类型的眼镜？,解：,近视眼的远点,11-4 非正视眼及其矫正,31,正视眼,二、远视眼,远视眼,近点,远点,近点,远点,远视眼的近点,11-4 非正视眼及其矫正,32,例：远视眼近点在1.2m处，要看清眼前12cm处的物体，需配多少度

8、什么类型的眼镜？,解：,远视眼的近点,11-4 非正视眼及其矫正,33,正视眼,三、老花眼,老花眼,近点,远点,近点,远点,既近视又老花,近点,远点,11-4 非正视眼及其矫正,34,例：某人选配焦度为+200度的眼镜看10cm的近物，而看远物时又改用焦度为-50度的眼镜，此人的近点和远点各在何处？,解：,既近视又老花,近点,远点,11-4 非正视眼及其矫正,35,近视眼,正视眼,远视眼,老花眼,近视+老花,11-4 非正视眼及其矫正,36,四、散光眼,子午面,子午线,11-5 医用光学仪器,37,一、放大镜,视角放大率,11-5 医用光学仪器,38,二、光学显微镜,1、成像原理,放大率：,物镜放大率,目镜放大率,11-5 医用光学仪器,39,二、光学显微镜,1、成像原理,放大率：,物镜放大率,目镜放大率,11-5 医用光学仪器,40,二、光学显微镜,2、分辨本领,物镜的最小分辨距离,物镜的数值孔径,11-5 医用光学仪器,41,例：显微镜数值孔径是1.40，波长550n